ES2743774T3 - Claw coupling - Google Patents
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Abstract
Acoplamiento de garras (1) comprendiendo dos elementos de acoplamiento (2, 3) mutuamente enfrentados y dispuestos alineados respecto a un eje longitudinal (A) con superficies frontales (5, 6) mutuamente encaradas, de las que sobresalen en cada caso garras (7, 8) que engranan alternadamente una en otra, dispuestas en cada caso sobre anillos circulares, y que un anillo del cuerpo de presión (4) dispuesto entre ambos elementos de acoplamiento (2, 3), hecho de material elástico, que presenta un elemento anular (12), así como cuerpos de presión (13) que sobresales radialmente por fuera del elemento anular (12), de los que cada uno es recibido entre dos garras (7, 8) adyacentes de los respectivos elementos de acoplamiento (2, 3), donde al menos alguno de los cuerpos de presión (13) está provisto de al menos un espaciador (16) sobresaliendo axialmente, y donde cada espaciador (16) presenta una superficie de contacto (17), que, cuando a través del acoplamiento de garras (1) se transmite un momento de giro predeterminado, se presiona contra una zona de superficie de contacto de una superficie frontal (5, 6) de un elemento de acoplamiento (2, 3), caracterizado porque las zonas de superficie de contacto están configuradas inclinadas o curvadas de tal forma que en el estado descargado del acoplamiento de garras (1) una distancia axial (a) entre las superficies de contacto (17) de los espaciadores (16) y las zonas asignadas de las superficies de contacto de la superficie frontal (5, 6) aumente en la dirección radial hacia fuera (R).Claw coupling (1) comprising two coupling elements (2, 3) mutually facing each other and arranged aligned with respect to a longitudinal axis (A) with mutually facing front surfaces (5, 6), in which claws (7) protrude in each case , 8) that alternately mesh with each other, arranged in each case on circular rings, and that a pressure body ring (4) arranged between both coupling elements (2, 3), made of elastic material, which has an element ring (12), as well as pressure bodies (13) projecting radially outside the ring element (12), each of which is received between two adjacent claws (7, 8) of the respective coupling elements (2, 3), where at least some of the pressure bodies (13) is provided with at least one spacer (16) projecting axially, and where each spacer (16) has a contact surface (17), which, when through the claw coupling (1) is transmitted at a predetermined moment of rotation, it is pressed against a contact surface area of a front surface (5, 6) of a coupling element (2, 3), characterized in that the contact surface areas are configured inclined or curved in such a way so that in the unloaded state of the claw coupling (1) an axial distance (a) between the contact surfaces (17) of the spacers (16) and the assigned areas of the contact surfaces of the front surface (5, 6 ) increase in the radial outward direction (R).
Description
DESCRIPCIÓNDESCRIPTION
Acoplamiento de garrasClaw coupling
La presente invención se relaciona con un acoplamiento de garras comprendiendo dos elementos de acoplamiento mutuamente enfrentados y alineados respecto a un eje longitudinal con superficies frontales mutuamente enfrentadas, de las que sobresalen garras en cada caso que engranan alternadamente una en otra, dispuestas die en cada caso sobre anillos circulares, y un anillo del cuerpo de presión dispuesto entre ambos elementos de acoplamiento, hecho de material elástico, que presenta un elemento anular, así como cuerpos de presión sobresaliendo radialmente hacia fuera del elemento anular, de los que cada uno es recibido entre dos garras adyacentes de los respectivos elementos de acoplamiento, donde al menos alguno de los cuerpos de presión está provisto de al menos un espaciador sobresaliendo axialmente, y donde cada espaciador presenta una superficie de contacto, que, cuando a través del acoplamiento de garras se transmite un par predeterminado, se presiona contra una zona de superficie de contacto de una superficie frontal de un elemento de acoplamiento.The present invention relates to a claw coupling comprising two coupling elements mutually facing and aligned with respect to a longitudinal axis with mutually facing front surfaces, of which protrusions claws in each case that alternately engage each other, arranged die in each case on circular rings, and a pressure body ring arranged between both coupling elements, made of elastic material, which has an annular element, as well as pressure bodies projecting radially outwardly of the annular element, from which each is received between two adjacent claws of the respective coupling elements, where at least some of the pressure bodies is provided with at least one axially projecting spacer, and where each spacer has a contact surface, which, when transmitted through the claw coupling a predetermined pair, is pressed against an area of sup contact surface of a front surface of a coupling element.
Los acoplamientos de garras del tipo citado inicialmente se conocen en el estado actual de la técnica en las más diversas configuraciones. Sirven para transmitir un par entre dos ejes alineados, como, por ejemplo, entre un eje del motor y un eje de la transmisión. Durante la operación, giran ambos elementos de acoplamiento relativamente unos respecto de otros correspondientemente al par aplicado y a la rigidez del material elástico del anillo del cuerpo de presión. Además, realiza también cada garra de los elementos de acoplamiento un movimiento de giro, donde un punto dispuesto radialmente más por fuera de una superficie lateral de una garra se desplaza sobre una trayectoria circular mayor que un punto radialmente más interno sobre la superficie lateral de la garra y, por lo tanto, recorre una distancia mayor. Como resultado, cada cuerpo de presión del anillo del cuerpo de presión se comprime más por fuera que por dentro, lo que ocasiona una distribución no uniforme de la presión, en la que radialmente por fuera actúa una mayor compresión de los bordes. Correspondientemente, los cuerpos de presión se presionan durante la operación del acoplamiento de garras radialmente hacia dentro, lo que frecuentemente conlleva una deformación considerable y no deseada del elemento anular del anillo del cuerpo de presión. Para evitar estas deformaciones del elemento anular, ya se sabe limitar el par máximo admisible de un acoplamiento de garras. De este modo puede evitarse que actúen fuerzas inadmisiblemente altas dirigidas radialmente hacia dentro sobre los cuerpos de presión, por lo que se puede contrarrestar efectivamente una deformación del elemento anular del anillo del cuerpo de presión. El máximo par admisible es aquí, sin embargo, por lo general muy bajo. Otro enfoque consiste en sustituir el elemento anular del anillo del cuerpo de presión por un disco circular, para conferir a la distribución una mayor rigidez en dirección radial. En una ordenación tal, sin embargo, un eje ya no puede sobresalir en el acoplamiento de garras, lo que significa una restricción estructural.Claw couplings of the type mentioned above are known in the current state of the art in the most diverse configurations. They serve to transmit a torque between two aligned shafts, such as between an engine shaft and a drive shaft. During operation, both coupling elements rotate relative to each other correspondingly to the applied torque and to the stiffness of the elastic material of the pressure body ring. In addition, each claw of the coupling elements also performs a turning movement, where a point radially arranged more outside a lateral surface of a claw moves on a circular path greater than a radially more internal point on the lateral surface of the claw and, therefore, travel a greater distance. As a result, each pressure body of the pressure body ring is compressed more on the outside than on the inside, which results in a non-uniform distribution of the pressure, in which radially on the outside acts a greater compression of the edges. Correspondingly, the pressure bodies are pressed during the operation of the claw coupling radially inward, which frequently leads to considerable and undesired deformation of the annular element of the pressure body ring. To avoid these deformations of the annular element, it is already known to limit the maximum allowable torque of a claw coupling. In this way, inadmissibly high forces directed radially inwardly on the pressure bodies can be prevented, so that deformation of the annular element of the pressure body ring can be effectively counteracted. The maximum allowable torque is here, however, usually very low. Another approach is to replace the annular element of the pressure body ring with a circular disk, to give the distribution a greater stiffness in the radial direction. In such an arrangement, however, an axis can no longer protrude in the claw coupling, which means a structural constraint.
Otros acoplamientos de garras se revelan en las publicaciones US 6,123,620 A, EP 2500594 A1 y JP 958211 022 A.Other claw couplings are disclosed in US 6,123,620 A, EP 2500594 A1 and JP 958211 022 A.
Partiendo de este estado actual de la técnica es un objeto de la presente invención producir un acoplamiento de garras del tipo citado inicialmente con estructura alternativa.Starting from this current state of the art it is an object of the present invention to produce a claw coupling of the type initially mentioned with alternative structure.
Para resolver este objeto, la presente invención proporciona un acoplamiento de garras del tipo citado inicialmente, caracterizado porque las zonas de superficie de contacto están configuradas inclinadas o curvadas de tal forma que, en el estado descargado del acoplamiento de garras, aumente una distancia axial entre las superficies de contacto de los espaciadores y las zonas asignadas de las superficies de contacto de las superficies frontales en la dirección radial hacia afuera. Durante una transmisión del par de un elemento de acoplamiento al otro elemento de acoplamiento, los cuerpos de presión del anillo del cuerpo de presión se deforman de tal forma que se abomben las superficies frontales del respectivo cuerpo de presión con los espaciadores allí dispuestos, hasta que las superficies de contacto de los espaciadores, al superarse un par predeterminado, entren en contacto con las zonas de las superficies de contacto de las superficies frontales de los elementos de acoplamiento, por lo cual, como en los espaciadores convencionales, se obtiene primero una fijación axial del cuerpo de presión. Al seguir aumentando el par, las superficies de contacto se presionan entonces contra las zonas de superficie de contacto, lo que da como resultado una deformación de los separadores. Gracias a la configuración inclinada o curvada de las zonas de superficie de contacto de las superficies frontales de los elementos de acoplamiento, los espaciadores que se deforman junto con los cuerpos de presión, de los que sobresalen, no pueden moverse radialmente hacia adentro, por lo cual se descarga el elemento anular del anillo del cuerpo de presión. De este modo se contrarresta efectivamente una deformación del elemento anular del anillo del cuerpo de presión en la dirección radial hacia adentro.To solve this object, the present invention provides a claw coupling of the initially mentioned type, characterized in that the contact surface areas are configured inclined or curved such that, in the unloaded state of the claw coupling, an axial distance between the contact surfaces of the spacers and the assigned areas of the contact surfaces of the front surfaces in the radial direction outwards. During a transmission of the pair of a coupling element to the other coupling element, the pressure bodies of the pressure body ring are deformed so that the front surfaces of the respective pressure body are bulged with the spacers therein arranged, until the contact surfaces of the spacers, when a predetermined torque is exceeded, come into contact with the areas of the contact surfaces of the front surfaces of the coupling elements, whereby, as in conventional spacers, a fixation is first obtained axial pressure body. As the torque continues to increase, the contact surfaces are then pressed against the contact surface areas, which results in a deformation of the separators. Thanks to the inclined or curved configuration of the contact surface areas of the front surfaces of the coupling elements, the spacers that deform together with the pressure bodies, from which they protrude, cannot move radially inwards, so which the annular element of the pressure body ring is discharged. In this way, a deformation of the annular element of the pressure body ring in the radial inward direction is effectively counteracted.
Según una ordenación de la presente invención, cada elemento de acoplamiento presenta cuatro garras y el anillo del cuerpo de presión, ocho cuerpos de presión. Esta ordenación ha demostrado ser muy ventajosa en lo que se refiere a una transmisión de par. According to an arrangement of the present invention, each coupling element has four claws and the pressure body ring, eight pressure bodies. This arrangement has proven to be very advantageous in terms of a torque transmission.
Preferiblemente, cada cuerpo de presión está provisto de al menos un separador. Esto es ventajoso porque las fuerzas que se producen se distribuyen uniformemente sobre el anillo del cuerpo de presión.Preferably, each pressure body is provided with at least one separator. This is advantageous because the forces that occur are distributed evenly over the pressure body ring.
Según una ordenación de la presente invención, los separadores de los cuerpos de presión adyacentes sobresalen axialmente en direcciones opuestas. Esta ordenación también es beneficiosa para una distribución uniforme de la fuerza.According to an arrangement of the present invention, the separators of adjacent pressure bodies protrude axially in opposite directions. This arrangement is also beneficial for a uniform distribution of force.
Resulta ventajoso equipar cada cuerpo de presión con al menos dos espaciadores, que sobresalgan en direcciones opuestas.It is advantageous to equip each pressure body with at least two spacers, which protrude in opposite directions.
Según una ordenación de la presente invención, las superficies de contacto de los espaciadores son inclinadas o curvadas, particularmente correspondiendo a las zonas de las superficies de contacto de las superficies frontales de los elementos de acoplamiento.According to an arrangement of the present invention, the contact surfaces of the spacers are inclined or curved, particularly corresponding to the areas of the contact surfaces of the front surfaces of the coupling elements.
Preferiblemente, las superficies de contacto de los espaciadores son alargadas, particularmente ovaladas, en la dirección radial, por lo que durante el funcionamiento del acoplamiento de garras se generan fuerzas relativamente grandes dirigidas radialmente hacia el exterior.Preferably, the contact surfaces of the spacers are elongated, particularly oval, in the radial direction, so that relatively large forces directed radially outwardly are generated during operation of the claw engagement.
Otras características y ventajas de la presente invención serán evidentes a partir de la siguiente descripción de un acoplamiento de garras según un modo de operación de la presente invención con referencia a los dibujos adjuntos. En ellos se muestraOther features and advantages of the present invention will be apparent from the following description of a claw coupling according to an operation mode of the present invention with reference to the accompanying drawings. It shows
Figura 1 una vista en perspectiva de un acoplamiento de garras según un modo de operación de la presente invención en estado parcialmente montado;Figure 1 a perspective view of a claw coupling according to an operating mode of the present invention in a partially assembled state;
Figura 2 una vista lateral seccionada del elemento de acoplamiento mostrado en la Figura 1 a lo largo de la línea II de la Figura 1, donde la distribución representada está en un estado descargado;Figure 2 a sectioned side view of the coupling element shown in Figure 1 along line II of Figure 1, where the distribution shown is in an unloaded state;
Figura 3 una vista lateral seccionada similar a la Figura 2, donde la distribución está en un estado, en que se transmite un par predeterminado; yFigure 3 a sectional side view similar to Figure 2, where the distribution is in a state, in which a predetermined pair is transmitted; Y
Figura 4 una vista lateral seccionada similar a la Figura 2, donde la distribución está en un estado, en que se transmite un par nominal del acoplamiento de garras.Figure 4 a sectional side view similar to Figure 2, where the distribution is in a state, in which a nominal torque of the claw coupling is transmitted.
Las Figuras 1 a 4 muestran un acoplamiento de garras 1 según un modo de operación de la presente invención y/o componentes del mismo. El acoplamiento de garras 1 sirve para transmitir un par entre dos ejes alineados y comprende como componentes principales dos elementos de acoplamiento 2, 3 en el estado montado axialmente opuestos con ejes longitudinales alineados A1, A2, así como un anillo del cuerpo de presión 4 dispuesto entre estos. Ambos elementos de acoplamiento 2 y 3 tienen superficies frontales 5 y 6 mutuamente encaradas y configuradas curvadas, de las que sobresalen en cada caso garras 7 y 8 que engranan alternadamente una en otra, que están dispuestas en cada caso sobre anillos circulares mutuamente correspondientes, donde cada elemento de acoplamiento 2, 3 presenta cuatro garras 7, 8. Además, las garras 7 y 8 en cada caso adyacentes de los elementos de acoplamiento 2 y 3 definen entre ellas un espacio de recepción 9 axialmente extendido, limitado por superficies laterales 10 y 11 mutuamente encaradas curvadas cóncavas de las garras 7 y 8 de los elementos de acoplamiento 2 y 3 en la dirección perimetral. Los elementos de acoplamiento 2 y 3 son actualmente idénticos. Alternativamente, también es naturalmente posible configurar los elementos de acoplamiento 2 y 3, así como sus garras 7 y 8, diferentes, si esto fuera conveniente.Figures 1 to 4 show a coupling of claws 1 according to an operating mode of the present invention and / or components thereof. The claw coupling 1 serves to transmit a pair between two aligned shafts and comprises as main components two coupling elements 2, 3 in the axially mounted state with aligned longitudinal shafts A1, A2, as well as a ring of the pressure body 4 arranged between these. Both coupling elements 2 and 3 have mutually facing and curved front surfaces 5 and 6, of which in each case protrude claws 7 and 8 which alternately engage each other, which are arranged in each case on mutually corresponding circular rings, where each coupling element 2, 3 has four claws 7, 8. In addition, the claws 7 and 8 in each case adjacent to the coupling elements 2 and 3 define between them an axially extended receiving space 9, limited by lateral surfaces 10 and 11 mutually concave curved faces of the claws 7 and 8 of the coupling elements 2 and 3 in the perimeter direction. The coupling elements 2 and 3 are currently identical. Alternatively, it is also naturally possible to configure the coupling elements 2 and 3, as well as their claws 7 and 8, different, if this were convenient.
El anillo del cuerpo de presión 4 está hecho de material elástico y comprende un elemento anular 12, así como ocho cuerpos de presión 13 sobresaliendo radialmente hacia afuera del elemento anular 12, donde el elemento anular 12 y los cuerpos de presión 13 están configurados en el presente caso en una pieza. Los cuerpos de presión 13 incluyen superficies 14, que están convexamente curvadas, donde las protuberancias siguen esencialmente las de las garras 7 y 8. Cada cuerpo de presión 13 está provisto por una de sus caras extremas opuestas 15 de un espaciador 16 axialmente sobresaliente, que define una superficie de contacto 17 plana configurada ovalada alargada en la dirección radial, donde los espaciadores 16 del cuerpo de presión adyacente 13 sobresalen en cada caso axialmente en direcciones opuestas.The pressure body ring 4 is made of elastic material and comprises an annular element 12, as well as eight pressure bodies 13 projecting radially outwardly from the annular element 12, where the annular element 12 and the pressure bodies 13 are configured in the Present case in one piece. The pressure bodies 13 include surfaces 14, which are convexly curved, where the protrusions essentially follow those of the claws 7 and 8. Each pressure body 13 is provided by one of its opposite end faces 15 of an axially projecting spacer 16, which it defines an oval shaped flat contact surface 17 elongated in the radial direction, where the spacers 16 of the adjacent pressure body 13 project in each case axially in opposite directions.
En el estado instalado del acoplamiento de garras 1, el anillo del cuerpo de presión 4 se inserta entre ambos elementos de acoplamiento 2 y 3 de tal forma, que los cuerpos de presión 13 individuales del anillo del cuerpo de presión 4 se incorporen en el respectivo espacio de recepción 9, definido en cada caso entre las mutuamente encaradas superficies laterales 10 y 11 de las garras 7 y 8. En el estado descargado del acoplamiento de garras 1, representado en la Figura 2, los espaciadores 16 sobresalientes de los cuerpos de presión 13 están ligeramente separados de las superficies frontales 5 y 6 de los elementos de acoplamiento 2 y 3. La curvatura de las superficies frontales 5 y 6 de los elementos de acoplamiento 2 y 3 se selecciona de tal forma, que en el estado descargado del acoplamiento de garras 1 una distancia axial a entre las superficies de contacto 17 de los separadores 16 y las superficies frontales 5, 6 y/o sus zonas de las superficies de contacto aumenta en una dirección radial hacia afuera R, como se sugiere en la Figura 2 mediante las distancias trazadas a1 y a2.In the installed state of the claw coupling 1, the pressure body ring 4 is inserted between both coupling elements 2 and 3 in such a way that the individual pressure bodies 13 of the pressure body ring 4 are incorporated into the respective reception space 9, defined in each case between each other facing side surfaces 10 and 11 of the claws 7 and 8. In the discharged state of the claw coupling 1, shown in Figure 2, the protruding spacers 16 of the pressure bodies 13 are slightly separated from the front surfaces 5 and 6 of the coupling elements 2 and 3. The curvature of the front surfaces 5 and 6 of the coupling elements 2 and 3 is selected in such a way that in the unloaded state of the claw coupling 1 an axial distance to between the contact surfaces 17 of the spacers 16 and the front surfaces 5, 6 and / or their areas of the contact surfaces increases in an outward radial direction R, as suggested in Figure 2 by the distances drawn a1 and a2.
Si el acoplamiento de garras 1 transmitiera ahora un par, los cuerpos de presión 13 recibidos entre las garras 7 y 8 de los elementos de acoplamiento 2 y 3 se deformarían de tal forma, que las caras frontales 15 de los cuerpos de presión 13 se abomben. Al alcanzar un par predeterminado, las superficies de contacto 17 de los espaciadores 16 entran entonces en contacto con zonas de las superficies de contacto de las superficies frontales 5 y 6 de los elementos de acoplamiento 2 y 3, como se representa en la Figura 3. Si se siguiera elevando el par partiendo de este estado, por ejemplo, al par nominal del acoplamiento de garras 1, las superficies de contacto 17 del único cuerpo de presión 13 presionarían completamente contra zonas de superficie de contacto de las superficies frontales 5 y 6 de los elementos de acoplamiento 2 y 3, como se muestra en la Figura 4, donde gracias a la curvatura de las superficies frontales 5 y 6 se evita, que el elemento anular 12 del anillo del cuerpo de presión 4 se deforme en la dirección radialmente hacia adentro, pues se evita que los separadores 16 se muevan en la dirección radial hacia adentro.If the claw coupling 1 now transmits a pair, the pressure bodies 13 received between the claws 7 and 8 of the coupling elements 2 and 3 would deform in such a way that the front faces 15 of the pressure bodies 13 bulge . Upon reaching a predetermined torque, the contact surfaces 17 of the spacers 16 then come into contact with areas of the contact surfaces of the front surfaces 5 and 6 of the coupling elements 2 and 3, as shown in Figure 3. If the torque continued to rise from this state, for example, to the nominal torque of the claw coupling 1, the contact surfaces 17 of the single pressure body 13 would press completely against contact surface areas of the front surfaces 5 and 6 of the coupling elements 2 and 3, as shown in Figure 4, where, thanks to the curvature of the front surfaces 5 and 6, the annular element 12 of the pressure body ring 4 is deformed in the direction radially towards inside, as separators 16 are prevented from moving in the radial direction inwards.
Aunque la invención se ha ilustrado y descrito con más detalle mediante el ejemplo de ejecución preferido, la invención no está limitada por los ejemplos mostrados y el experto puede deducir otras variaciones, sin abandonar el alcance de la invención. Particularmente, las superficies frontales 5 y 6 de los elementos de acoplamiento 2 y 3 pueden tener, en vez de la curvatura descrita, también una inclinación. Además, pueden variar la forma y posición de los espaciadores 16. Así puede, por ejemplo, cada cuerpo de presión 13 estar provisto de dos espaciadores 16, que sobresalgan en direcciones contrarias de los cuerpos de presión 13. Además, también las superficies de contacto 17 de los espaciadores 16 pueden estar diseñadas inclinadas o curvadas, particularmente correspondiendo a las zonas de las superficies de contacto de las superficies frontales 5 y 6. Although the invention has been illustrated and described in more detail by the preferred exemplary embodiment, the invention is not limited by the examples shown and the expert can deduce other variations, without abandoning the scope of the invention. Particularly, the front surfaces 5 and 6 of the coupling elements 2 and 3 may, instead of the described curvature, also have an inclination. In addition, the shape and position of the spacers 16 can vary. Thus, for example, each pressure body 13 may be provided with two spacers 16, which protrude in opposite directions from the pressure bodies 13. In addition, also the contact surfaces 17 of the spacers 16 may be designed inclined or curved, particularly corresponding to the areas of the contact surfaces of the front surfaces 5 and 6.
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